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新RNA轉錄變體可簡化生物線路

日期:2011-06-01 08:08:05

近年來,合成生物學發(fā)展迅速,研究人員給微生物設計的功能也越來越復雜,但在細胞行為的可預測性、安全性和高效性方面仍有很多難以解決的問題。據每日科學網站5月30日(北京時間)報道,美國能源部勞倫斯伯克利國家實驗室生物學家創(chuàng)造出一種能放大RNA(核糖核酸)轉錄信號的變體,可大大簡化控制細胞行為的生物線路,并將改變未來基因網絡的設計與構建,使控制細胞行為在安全高效性上更進一步。研究論文發(fā)表在最近出版的美國《國家科學院院刊》(PNAS)上。
 
合成生物學有兩個基本目標,一是給標準化的基因制造相似的親屬家族,二是編程控制細胞行為,提高細胞行為的可預測性。細胞行為通常由多個不同的基因通過RNA機制來共同調控,合成生物學家正是利用RNA調控機制來編寫細胞的基因網絡程序,以達到某種特殊目的。但迄今為止,各種編程都需要增加蛋白質以放大RNA的調控信號,這些蛋白質增加了生物路線的復雜性。早期開發(fā)的大部分技術也因此在實驗中效率很低且出現大量失誤。
 
研究人員亞當·阿金和同事不用增加蛋白質,直接放大了RNA分子的調控信號。他們利用金黃色葡萄球菌細胞質粒pT181中的一種基本元素,制造出了一種衰減子的變體。該變體能在同一個細胞中獨立調控多靶點的轉錄行為,但其功能與RNA媒介轉錄衰減機制相反,并通過RNA間的相互作用來執(zhí)行調控基因活性和轉錄的功能。研究人員隨后在最普通的埃希氏菌屬大腸桿菌(Escherichia coli)中驗證了其功能。
 
阿金說:“這種變體只是對天然RNA轉錄衰減子的結構做了微小的正交改變而成,但其獨立控制轉錄過程就比基因網絡所需遵循的構建規(guī)則更簡單。”之前的其他RNA調控機制,需要一個網絡協同合作多條線路,每個基因只能執(zhí)行整個控制功能中的部分任務,而他們制造的衰減子變體簡化了路線,能一次完成整個控制功能。
 
阿金還指出,這種利用自然界RNA系統(tǒng)構造正交變體的策略也能用于其他基因調控機制,為RNA轉錄調控提供了多種功能的新設計。他們利用RNA調控系統(tǒng)開發(fā)出一個完整且能升級的生物工程系統(tǒng),最終制造出一種整合了主體線路設計與部署實施的革新型工具。

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